云计算技术

云计算技术对军事理论和装备建设的影响分析究竟什么是云计算，这片“云”飘进军事领域是否会引发狂风暴雨？一、云计算概念的提出2007年谷歌首次提出了1种新的IT基础设施的交付和使用模式——云计算。云是网络、互联网的一种比喻说法。云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。现阶段广为接受的是美国国家标准与技术研究院（NIST）定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。云计算通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源。提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取、按需使用、随时扩展、按使用付费。这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施。就本质而言，云计算是利用成群的计算机达到前所未有的计算能力以供全球各地的人和组织使用。用户无需自购软、硬件，甚至无须知道是谁提供的服务，只关注自己真正需要什么样的资源或者希望得到什么样的服务即可。它是在远程数据中心和因特网的支持下，成千上万台电脑和服务器连接成电脑集群，按照一定的规则协同运作，为用户随时随地提供几乎无所不能的超级服务。一句话概括之：“使用100%的资源，只需要为5%的设备埋单”。二、云计算技术的特点典型的云架构分为3个层次：基础设施层（Infrastructure）、平台层（Platform）和应用（Application）层。通过虚拟化、标准化和自动化等方式有机地整合了云中的硬件和软件资源，并通过网络将云中的服务交付给用户。基础设施层：基础设施层是经过虚拟化后的硬件资源和相关管理功能的集合。云的硬件资源包括了计算、存储和网络等资源。基础设施层通过虚拟化技术对这些物理资源进行抽象，并且实现了内部流程自动化和资源管理优化，从而向外部提供动态、灵活的基础设施层服务。平台层：平台层介于基础设施层和应用层之间，它是具有通用性和可复用性的软件资源的集合，为云应用提供了开发、运行、管理和监控的环境。平台层是优化的“云中间件”，能够更好地满足云的应用在可伸缩性、可用性和安全性等方面的要求。应用层：应用层是云上应用软件的集合，这些应用构建在基础设施层提供的资源和平台层提供的环境之上，通过网络交付给用户。云应用种类繁多，既可以是受众群体庞大的标准应用，也可以是定制的服务应用，还可以是用户开发的多元应用。三、军事装备应用云计算技术的情况现代武器装备向基于信息系统的功能集成发展。信息技术领域早期的“大型机”与当前的“云计算”，都是计算功能的超强者。但两者有着截然不同的实现路径。一个是通过本身构件的叠加促进功能提升;另一个是基于网络的柔性集成，最终达到功能整体涌现。如同“大型机”的技术思维，上个世纪，在机械化工业大发展的助推下，以武器平台为中心的集成研发达到了顶峰，主宰火力的火控单元、主宰机动的发动机、主宰防护的装甲系统，在先进电子仪器的控制下普遍集成，并出现了迄今最大的武器平台--航空母舰。但随着作战能力需求的无限制膨胀，武器平台规模不断扩大，机动性、灵活性、隐蔽性极大受限，加之战场日益透明，远程打击精度不断提高，以武器平台为中心的集成研发思路似乎走到了尽头。依托信息天然的“渗透能力”和本身具有的“网络化逻辑”，将功能各异的各种武器平台集成为列阵部署、攻防兼备、效能涌现的武器系统，成为未来武器装备研发的主要思路。现代军兵种产生之后，作战力量的组合形式虽然经历了多种编成方式，但核心始终是谋求不同作战力量间在效能上的有机融合。1、美军在装备上的应用美国国防情报局正在努力使用云计算来满足不断增长的、在网络上更加迅速地处理大型数据的需求。他们设计了一种存储云、数据云和计算云的分层方法，以便向运动中的士兵传送来自无人机的全动感流视频图像或威胁图像等大型文件。美国地理空间情报局计划建设一个“地理空间情报”分布式计算云，以使其在处理来自国防部和情报界的任务时，可实现很多云计算体系结构的目标。美国家航空航天局也在积极构建云计算平台，即“星云”，用于存储、处理、访问月球和火星的高分辨率图像。从美国军方对云计算的应用可以看出，美军已经认识到云计算的巨大潜能，并且正在有计划推进云计算的开发，未来的创新应用将存在于“云”中。美国DISA的云计算计划美国DISA从2008年始着手云计算应用，并研发了一系列云计算解决方案，主要包括Forge．mil网站、快速响应计算环境和全球信息栅格（Rap-idAccessComputingEenvironment，RACE）和（GlobeInformationGrid，GIG）内容分发服务（GIGContentDeliveryService，GCDS）等，提供对美军战场上任何相关需求支持。1）Forge．mil网站是一个支持美国防部技术开发的协作平台，旨在完善美国防部在支援网络中心行动和网络中心战时快速地提供可靠的软件服务及系统的能力。平台目前支持开源软件和国防部社区资源软件的合作开发和使用。其功能已由最初的软件开发扩展到能够支持整个系统生命周期，即支持包括开发人员、测试人员、验证人员、操作人员和用户在内的所有利益相关者持续协作的能力。Forge．mil提供给美军陆、海、空、海军陆战队及参谋长联席会议、政府官员和官方授权的国防部承包商使用。2）RACE是DISA推出的云计算信息基础设施环境，用于测试和研发环境的快速交付，能够在高安全的国防企业计算中心（DefenseEnterpriseCom-putingCenter，DECC）内为开发团队提供按需的虚拟服务，还能同DISA的标准化配置管理系统集成，在联合作战行动和其它任务合作者的共同支持下，运行并保障一个全球化的网络中心企业。其目的是保证国防部在降低成本的同时，向用户提供快捷、定制式自助服务，以及标准化的计算平台。目前，美军的指控系统、护卫系统、卫星程序等均开始在RACE上部署和测试。3）GIG内容分发服务是一个全球分布式计算平台，由DISN（NIPRNE和SIPRNE）上的服务器组成，通过标准的Web协议（HTTP）提供Web内容和Web应用服务。它是GIGNCES网络中心企业服务中心的一部分，是国防部指定的内容分发服务，采用Akamai技术，具有智能路由和基于Web的内容分发能力，设有Web应用与端口界面。GCDS已在阿富汗战场上投入使用，在协同、共享信息以及分发信息的过程中发挥了重要作用，它可以使用户在DISN上更快、更安全、更可靠地使用更多的Web应用和产品。2．美国国防部的其它云计算应用除上述外，美国国防部还在其它业务部门进行云计算的应用研究，主要有美陆军体验中心（ArmyExperienceCenter，AEC）项目、美空军人事服务分发转换（PersonnelServicesDeliveryTransformation，PSDT）项目［7］和美国情报局以及国家航空航天局“星云”（Nebula）云计算平台。1）国防部陆军体验中心是一个陆军试验项目，通过基于云计算的客户关系管理（CustomerRela-tionshipManagement，CRM）解决方案，可改进与潜在兵源的通信和关系管理能力，探索提升新兵招募工作的效率和效能，帮助征召对象了解陆军并做出相关决定。通过该项目，陆军只需在AEC布置很少的征兵人员就能处理原来5个征兵中心所承担的工作任务，并可以跟踪征召对象，了解其在AEC都参加了哪些模拟体验。2）国防部空军PSDT是空军人事中心（AirforcePersonnelCenter，AFPC）为了改变人力资源工具及服务交付方式等相关工作的一个项目，通过基于云计算的CRM解决方案改进空军的人力资源管理工作，以改变人力部门现状，减少文档查找时间，并让人事工作能够支持战争任务需求。另外，2010年2月初，美国空军与IBM公司签订了一份试验性合同，建立一个能够安全地支持国防和情报网络的云计算系统，目的是更好地保证军方的网络安全，建立一个可信云计算的卓越大学中心（UCoE），开展高优先级的对虚拟机和基于互联网和以太网计算的信息可信度空军研究项目，还希望研究开发一些评价和影响空军异构通信网络预测性的方法，确保在充满敌对、竞争和高电磁环境下数据的传输、计算安全和可信作战。2、我军在装备上的应用我军当前正处于云技术的起步阶段，在有关云技术在武器装备上的应用还处于初步尝试阶段，没有较为成熟的相关武器装备。四、我军应用云计算技我们的思考1、云计算是军队信息化建设的“助推器”（1）云计算为军队信息化建设带来了难得的发展机遇。首先，云计算可用普通计算机构建出先进超级计算机的强大计算能力，有助于提升尖端武器的研制与试验、作战模拟等关键领域的发展水平；其次，云计算中心规模可动态调控，便于在军事网络系统中广泛部署，高效处理海量数据，并快速反馈到各级网络，实现战场态势、武器系统与作战人员的实时、无缝结合，极大地提高军队的整体作战能力；第三，云计算使得军队信息化建设有望摆脱在芯片和操作系统方面没有自主产权、始终存在安全隐患的状态，获得安全、快速发展的主动权；最后，通过云计算可将现有的战场传感器网和武器平台网连为一体，实现信息的收集、处理和分发的网络化与智能化，为建立信息化作战平台打下坚实基础。（2）云计算在军队信息化建设中具有突出优势。第一，云计算对用户终端设备的要求最低，不用再投资购买昂贵的硬件设备，负担频繁的维护和升级，从而可大大节约信息化建设中的硬件成本；第二，通过云计算构建作战指挥云，可大大提高指挥信息系统辅助决策能力，加快各兵种的横向联合，真正实现信息化条件下的联合作战；第三，云计算中的云存储模式，可以方便地实现军事信息系统中的海量数据存储，真正实现信息共享和交流，并为实现实时、精准的数据搜索和处理提供可能；第四，云计算可将需要多级进行的网络防护工作集中上交到“云”里，由更专业的团队、更充足的技术人员来管理信息，支持军队信息化建设对网络安全提出的越来越高的要求；第五，云计算极好的可扩展性，按需定制各职能云服务，可使战场上建立指控节点的时间降低，接入方便，与未来作战节奏相一致。2、云计算是网络中心战的“发动机”云计算可以为网络中心战信息技术战略提供极大支持，按照美军《2008—2009网络和信息集成计划》，其将利用云技术来实现网络和信息集成，以提高信息共享能力、安全性和灵活性，加速以网络为中心的转变。（1）云计算能够满足网络中心战的长远需求。美军认为，网络中心战取决于将信息有效地交付前方部队，并将这种信息优势转化为一种作战竞争优势。根据网络中心战的概念，要成功实现网络中心战必须做到以下几点：连续收集带有恰当时间和地理空间基准的数据；快速组织相关作战环境范围内的数据；安全、一致、可靠地提供一切所需数据、软件应用和IT工具的访问；通过使用软件应用和IT工具，将数据有效地转化为相关信息。这些正是云计算的技术优点，从而有助于满足网络中心作战的长远需求。（2）云计算为用户求解更大规模复杂军事问题提供了基础。网络中心战中，军事行动的运筹规划决策、各种实体间协同指挥、战场物资优化调度、战场信息搜索分析等，在数学上大都属于NP完全问题。要求在合理的时间内最优求解，对计算资源提出了强烈需求，但是在战场环境中，独立集中的超级计算资源非常容易遭受攻击和损毁，而云计算资源分布思想正好满足了战场环境的实际应用，即使局部个体遭受攻击而失去能力，整个云的能力也不会崩溃，且云中计算资源的实时补充，可使作为云服务的个体仍将可靠地享用强大的计算服务。（3）云计算将对武器装备的发展产生重要影响。随着作战能力需求的无限制膨胀，武器平台规模不断扩大，机动性、灵活性、隐蔽性极大受限，加之战场日益透明，远程打击精度不断提高，以武器平台为中心的集成研发思路似乎走到了尽头。依托信息天然的“渗透能力”，将功能各异的各种武器平台集成为列阵部署、攻防兼备、效能涌现的武器系统，成为未来武器装备研发的